索驱动及刚性并联机构的研究与应用(中国天眼40m缩尺模型馈源支撑系统研发)
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作者唐晓强
出版社清华大学出版社
ISBN9787302554974
出版时间2020-07
装帧平装
开本16开
定价69元
货号30942147
上书时间2024-06-09
商品详情
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作者简介
唐晓强，清华大学机械工程系，长聘教授。主要从事索驱动机器人基础理论和控制技术方面的研究工作，是中国500米口径球面射电天文望远镜（FAST）馈源支撑系统的总工程师。主持20多项重量项目或课题，参编英文专著4部，发表论文100余篇，其中SCI收录论文47篇（JCR 1区论文20余篇）。获授权中国发明48项、美国发明2项；获得教育部自然科学二等奖2项（排名和第3）。
目录
第1章 概述
1.1 FAST的由来
1.2 FAST的主体结构与工作原理
1.3 并联机构
1.4 索驱动并联机构
1.5 小结
参考文献
第2章 大跨度索并联机构的综合建模方法
2.1 大跨度索并联机构研究概况
2.2 单索模型及大跨度索并联机构建模
2.2.1 单索精确悬链线建模方程
2.2.2 单索抛物线建模方程
2.2.3 单索直线建模方程
2.2.4 大跨度索并联机构的建模求解方法
2.3 模型简化及误差分析与补偿
2.3.1 单索建模误差分析
2.3.2 大跨度索并联机构建模误差分析与补偿
2.4 FAST馈源一级支撑系统建模实例
2.4.1 FAST相似模型中的6索并联机构
2.4.2 FAST原型中的6索并联机构
2.5 小结
参考文献
第3章 大跨度索并联机构的静力学特性分析
3.1 大跨度索并联机构的索拉力特性指标
3.1.1 大跨度索并联机构的局部索拉力性能指标
3.1.2 大跨度索并联机构的工作空间内全局索拉力性能指标
3.2 终端误差与力特性分析
3.2.1 大跨度索并联机构的误差分析
3.2.2 误差空间内的力学特性研究
3.3 FAST馈源一级支撑系统相似模型的力特性分析
3.3.1 两条特定轨迹下的力特性及姿态研究
3.3.2 两条特定轨迹下的误差研究
3.3.3 两条特定轨迹下的误差空间内力特性研究
3.4 小结
参考文献
第4章 大跨度索并联机构的静刚度分析
4.1 大跨度索并联机构的简化静刚度分析
4.2 基于相似理论的静刚度相似方法
4.2.1 相似基本方法描述
4.2.2 大跨度索并联机构的静刚度相似模型建立方法
4.3 FAST馈源参选4索方案刚度相似模型实验
4.3.1 大跨度索并联机构静刚度相似模型
4.3.2 大跨度索并联机构静刚度相似实验
4.4 小结
参考文献
第5章 索并联机构的尺度综合优化设计
5.1 性能指标体系及优化方法
5.2 基于力特性的大跨度索并联机构尺度综合设计
5.3 基于刚度特性的大跨度索并联机构尺度综合设计
5.4 FAST馈源一级支撑6索并联机构的优化分析
5.4.1 基于力学特性的尺度优化
5.4.2 基于静刚度特性的尺度优化
5.4.3 基于最大边界跟踪角度的尺度优化
5.4.4 参数综合优化
5.5 小结
参考文献
第6章 精调平台并联机构的刚体动力学建模及验证
6.1 并联机构的动力学建模方法
6.2 FAST馈源精调平台运动学分析
6.3 FAST馈源精调平台动力学建模
6.4 动力学验证方法及实验
6.5 小结
参考文献
第7章 刚柔串联耦合系统动力学建模方法
7.1 柔性支撑机器人及动力学建模
7.2 索并联机构的弹性动力学模型
7.3 FAST风载模型
7.4 刚柔耦合特性分析及模型联立
7.5 小结
参考文献
第8章 柔性支撑并联机器人的抑振控制
8.1 柔性支撑机器人的抑振控制方法
8.2 馈源支撑系统的轨迹规划
8.3 轨迹补偿抑振控制
8.3.1 轨迹补偿抑振方法
8.3.2 馈源支撑系统1∶15缩尺模型抑振实验
8.4 内力抑振控制
8.4.1 内力抑振方法
8.4.2 抑振控制仿真实验
8.5 小结
参考文献
第9章 并联机构的惯量匹配
9.1 惯量匹配及并联机构的关节空间惯量矩阵
9.2 Stewart并联机构关节空间惯量矩阵
9.2.1 姿态分析
9.2.2 速度分析及支链雅克比矩阵
9.2.3 加速度分析
9.2.4 力系分析
9.2.5 关节空间惯量矩阵
9.3 并联机构的等效惯量
9.4 并联机构的惯量匹配准则
9.5 小结
参考文献
第10章 FAST馈源支撑系统缩尺模型实践
10.1 缩尺模型的机械结构
10.1.1 精调Stewart平台
10.1.2 AB转台
10.1.3 绳索和电缆收放机构
10.1.4 索塔结构
10.1.5 机械系统的标定
10.2 缩尺模型的驱动控制系统
10.3 大跨度索并联机构的控制实验
10.3.1 索并联机构的开环控制实验
10.3.2 索并联机构的闭环控制实验
10.4 天文观测实验
10.5 小结
内容摘要
本书围绕FAST工程的理论研究和缩尺模型实验，阐述索并联机构和刚性并联机构运动学和动力学建模、轨迹规划、抑振控制和刚柔耦合分析等方面的研究成果。将理论和工程密切结合，在讲解前沿理论的同时，阐释FAST工程的难点和突破。具体内容包括：FAST工程介绍、刚性及索驱动并联机构的研究现状、FAST馈源支撑系统的工作原理及特点、
大跨度索并联机构的建模方法、静力学特性、静刚度分析方法、基于索力的姿态优化和轨迹规划、刚性并联机构的动力学建模及标定、运动学及动力学综合优化设计、刚柔耦合系统仿真方法、抑振控制理论等。
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FAST项目是我国在科学仪器上的一大突破，虽然大众可以远观其外貌，然而其背后蕴含的大量理论和研究却知之甚少。并联机构和索并联机构与常见的串联机构在构型和性能上存在巨大差异，是串联机构的有益补充，具有突出的研究和应用价值。同时，FAST中的理论研究和工程实际密切结合，是经过验证的理论，具有重要的工程价值和社会意义。该书通过阐述工程背后的理论，一方面可以推进科技爱好者对于FAST这一伟大工程的认识，切合目前国家对于FAST宣贯的要求，同时可以有效推进索并联机构和并联机构的理论研究和工程应用。
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